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© 2017 ALCONPAT Internacional 73 Revista ALCONPAT, Volumen 7, Número 1 (Enero – Abril 2017): 73 – 86
Revista de la Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción
Revista ALCONPAT www.revistaalconpat.org
eISSN 2007-6835
Citar como: S. Mehendale, A. Bambole, S. Raghunath (2017). “Desarrollo de un pseudo-
elemento de interfaz para el modelado de mampostería de ladrillo reforzado”, Revista
ALCONPAT, 7 (1), pp. 73-86, DOI: http://dx.doi.org/10.21041/ra.v7i1.147
Desarrollo de un pseudo-elemento de interfaz para el modelado de mampostería
de ladrillo reforzado
S. Mehendale*1, A. Bambole2, S. Raghunath3
*Autor de Contacto: shashank_mehendale@smassociates.co.in
DOI: http://dx.doi.org/10.21041/ra.v7i1.147
Recepción: 18-12-2016 | Aceptación: 23-01-2017 | Publicación: 31-01-2017
RESUMEN La resistencia de la mampostería reforzada está influenciada por las interfaces entre el ladrillo, el
mortero y el refuerzo. Se ha definido un protocolo experimental para caracterizar el comportamiento
de la junta de mampostería de ladrillo reforzado, con acero de refuerzo incrustado en mortero de
cemento 1: 6. Esto es aplicable para la albañilería con ladrillos de baja resistencia y baja rigidez
encontrada. Las investigaciones experimentales demuestran que el vínculo entre la mampostería y el
acero no es perfecto. Teniendo en cuenta los mecanismos de enlace críticos, se intenta presentar un
nuevo enfoque para el desarrollo de un elemento de pseudo-interfaz que represente tres materiales
diferentes (ladrillo, mortero y refuerzo) y dos interfaces (de refuerzo y mortero (RM) y de mortero
(BM)). Por lo tanto, los principios del diseño de concreto armado (RC) clásico pueden aplicarse
directamente a la mampostería reforzada con la introducción del pseudo-elemento de interfaz
propuesto.
Palabras clave: articulación de mampostería reforzada; elemento de interfaz; comportamiento de
enlace de refuerzo de mampostería; pseudo-material de interfaz; rigidez de los elementos de la
interfaz.
_______________________________________________________________ 1 Structural Engineering Department, Veermata Jijabai Technological Institute (VJTI), Mumbai – 400 019, India. 2 Structural Engineering Department, Veermata Jijabai Technological Institute (VJTI), Mumbai – 19, India. 3 Civil Engineering Department, BMS College of Engineering, Bangaluru – 560 019, India.
Información Legal Revista ALCONPAT es una publicación cuatrimestral de la Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y
Recuperación de la Construcción, Internacional, A. C., Km. 6, antigua carretera a Progreso, Mérida, Yucatán, C.P. 97310,
Tel.5219997385893, alconpat.int@gmail.com, Página Web: www.alconpat.org
Editor responsable: Dr. Pedro Castro Borges. Reserva de derechos al uso exclusivo No.04-2013-011717330300-203, eISSN 2007-
6835, ambos otorgados por el Instituto Nacional de Derecho de Autor. Responsable de la última actualización de este número, Unidad
de Informática ALCONPAT, Ing. Elizabeth Sabido Maldonado, Km. 6, antigua carretera a Progreso, Mérida, Yucatán, C.P. 97310.
Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor.
Queda totalmente prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la
ALCONPAT Internacional A.C.
Cualquier discusión, incluyendo la réplica de los autores, se publicará en el tercer número del año 2017 siempre y cuando la
información se reciba antes del cierre del segundo número del año 2017.
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ladrillo reforzado
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Development of pseudo interface element for modelling of reinforced brick
masonry
ABSTRACT Strength of reinforced masonry is influenced by interfaces between brick, mortar and
reinforcement. Experimental protocol has been defined to characterise the behaviour of reinforced
brick masonry joint, with reinforcement steel embedded in cement mortar 1:6. This is applicable
for low-strength, low-stiffness brick masonry found. Experimental investigations show that bond
between masonry and steel is not perfect. Considering critical bond mechanisms, an attempt is
made to put-forth a novel approach for development of a pseudo interface element representing
three different materials (viz. brick, mortar and reinforcement) and two interfaces (reinforcement-
mortar (RM) interface and brick-mortar (BM) interface). Principles of classical Reinforced
Concrete (RC) design can therefore be directly applied to reinforced masonry with the
introduction of the proposed pseudo interface element.
Keywords: reinforced masonry joint; interface element; masonry reinforcement bond behavior;
pseudo interface material; stiffness of interface elements.
Desenvolvimento de elemento de pseudo interface para modelagem de
alvenaria de tijolo armado
RESUMO A resistência da alvenaria reforçada é influenciada pelas interfaces entre tijolo, argamassa e
armadura. O protocolo experimental foi definido para caracterizar o comportamento de juntas de
alvenaria de tijolo armado, com aço embutido em argamassa de cimento 1:6. Isto é aplicável para
baixa resistência, com tijolo de baixa rigidez. Investigações experimentais mostram que a ligação
entre a alvenaria e o aço não é perfeita. Considerando os mecanismos de ligação críticos, é feita
uma tentativa de apresentar uma nova abordagem para o desenvolvimento de um elemento de
pseudo interface representando três materiais diferentes (tijolo vizinho, argamassa e armadura) e
duas interfaces (interface argamassa-armadura (RM) e interface tijolo-argamassa (BM)). Os
princípios de projeto clássicos de concreto armado (RC) podem, portanto, ser diretamente
aplicados à alvenaria armada com a introdução do elemento de pseudo interface proposto.
Palavras chave: junta de alvenaria armada; elemento de interface; comportamento de ligação de
reforço de alvenaria; material de pseudo interface; rigidez dos elementos de interface.
1. INTRODUCCIÓN
La albañilería es un material de construcción frágil que ha sido usado por mucho tiempo
alrededor del mundo y aún está siendo usado. A lo largo de este período, la albañilería es
utilizada como elementos portadores de carga vertical debido al excelente desempeño a
compresión. La capacidad de tensión limitada de la albañilería es generalmente superada usando
arcos, bóvedas, etc. sobre las eventuales aberturas. Estos arcos y bóvedas convierten la tensión de
flexión en compresión debido a su geometría. En comparación, el concreto es también un
material frágil con capacidad de tracción limitada y generalmente esta limitación es superada por
la incorporación de armaduras o pretensado. El uso semejante de armaduras en la construcción de
albañilería no es nuevo, pero poco común en la India. La armadura puede ser colocada en
elementos de albañilería de varias maneras. El método más común es colocar barras de acero en
las bases de las juntas. Los elementos estructurales construidos de esta forma pueden ser
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utilizados para resistir las fuerzas de flexión (cargas), sobre la forma de viga. La mayoría de las
normas disponibles para albañilería estructural armada se basan en principios y supuestos del
proyecto de concreto armado (RC). La suposición principal del proyecto clásico de RC es que, la
fuerza de tracción es resistida apenas por la armadura y la conexión entre la armadura y el
concreto es casi perfecta.
La literatura en albañilería de bloque revela que, en los países occidentales, los bloques son más
rígidos y más fuertes que el mortero utilizado. La resistencia a la compresión de tales bloques ó
bloques puede estar alrededor de 15-150 MPa y el módulo de elasticidad entre 3500-35000 MPa.
Considerando que, en la India, los bloques tienen resistencia a compresión relativamente menor
(3-20 MPa) el módulo de elasticidad (300-15000 MPa). Además de eso, el mortero de concreto
comúnmente usada (1: 6) generalmente tiene un módulo de elasticidad de 10 a 15 veces mayor
que los bloques y ladrillos (Matthana, 1996) (Sarangapani et al., 2005) (Raghunath et al., 1998) y
(Gumaste et al, 2004). Laurenco (1994) hizo una lista de varios modelos para prever el
comportamiento de la albañilería no armada. Laurenco recomendó un modelo de fricción
Coloumb con coronamiento de compresión para la junta o interface entre mortero y bloque.
Globalmente, la teoría RC clásica es usada para modelar la albañilería estructural armada
(Narendra Taly, 2010).
Típicamente, la resistencia en albañilería de bloque armado a flexión es conseguida insertando la
armadura en la junta de la canaleta a determinada profundidad. La colocación conjunta en
albañilería armada comprende cinco elementos siendo. (i) armadura, (ii) interface de mortero-
armadura, (iii) mortero, (iv) interface de mortero-bloque y (v) bloque (unidades). Esto se
mostrados en la Figura 1.
Figure 1. Vigueta de albañilería armada típica y detalles de juntas de albañilería estructural
armada.
Investigaciones experimentales realizadas en albañilería de bloque reforzado (Shashank
Mehendale et al., 2016) muestran que la conexión entre la armadura y la albañilería de bloques
no es perfecta. Diferentes deformaciones de cizallamiento se observan debido a la variación de
las propiedades de cizallamiento de elementos individuales y juntas entre ellos; una pérdida de
tensión y una menor resistencia son desarrolladas en la armadura, en comparación con un
escenario de anclaje perfecto. Así, el aporte de la armadura en la vigueta de albañilería armada es
probablemente menor que la de la viga de RC. Se observa que las conexiones más débiles en
albañilería armada son las que están entre bloque, mortero y armadura. En proyectos de
albañilería armada, el uso de supuestos clásicos de proyecto de RC pueden llevar al exceso de
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confianza en la armadura. Un nuevo abordaje para la concepción de vigas de albañilería armada
se hace necesaria para bloques y morteros de baja resistencia utilizadas en este estudio.
Considerando la importancia de las juntas, fué realizada la investigación detallada de elementos
individuales de la junta de albañilería armada en ambiente de ensayo similar. En base a los
resultados del trabajo experimental en elementos individuales el montaje, se hace como una
tentativa de desarrollar un pseudo-elemento de interface. El presente trabajo tiene como objetivo
utilizar observaciones experimentales de elementos individuales y fusionar el mismo en una
pseudo-interfase, capturando adecuadamente la contribución de cada uno de los elementos del
montaje. El elemento de pseudo-interfase propuesto puede ser agrupado con albañilería,
mejorando así las previsiones sobre la contribución de la armadura. El objetivo del presente
trabajo es estudiar y desarrollar un procedimiento de proyecto, que ayudará a alcanzar el mejor
uso de material y articulación eficiente.
2. INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL
El comportamiento de la junta de albañilería armada es investigado por el procedimiento
experimental presentado en este estudio. El ensayo pull-out es ampliamente utilizado como un
medio eficaz para la caracterización del comportamiento de conexión entre armaduras
internamente conectadas y la albañilería. El sistema de ensayo desarrollado localmente mostrado
en las Figuras 2 (a) y (b) es usado para estudiar el comportamiento del montaje de albañilería
armada usando las instalaciones disponibles en el laboratorio VJTI.
Para la preparación de muestras, fueron utilizados bloques vaciados en el local, con mortero de
concreto 1:6. La relación agua/concreto utilizada en el mortero fue basada en el ensayo de
asentamiento. Barras de acero de 8 mm de diámetro HYSD fueron insertadas en el centro de los
20 mm de espesor de capa de mortero en conjunto. Un contrapeso de 2 bloques fue mantenido
sobre cada muestra durante 4 días para asegurar una conexión adecuada entre el mortero y los
bloques. Las muestras fueron curadas durante 14 días. La previsión de sobrecarga de las
condiciones in situ es simulada en ensayos aplicando presión de confinamiento a las muestras. La
presión de sobrecarga generalmente encontrada fue de cerca de 0,5 N/mm² (Laurenco 1994), que
fue la usada en la presente investigación experimental. La fuerza pull-out fue aplicada usando el
dispositivo controlado por deformación y la respuesta de deformación (desplazamientos) fue
registrada.
La Figura 3 muestra el gráfico de la fuerza de pull-out vs. Desplazamiento de la armadura. Se
observa que la fuerza de pull-out varía con el desplazamiento de la barra casi linealmente hasta el
valor máximo de fuerza, luego de ello, la fluencia/deslizamiento es observado a medida que
aumenta el desplazamiento. Se nota que existe alguna capacidad de adhesión residual debido al
efecto de fricción da capa superficial. Se observa a partir de estos experimentos que la capacidad
de adhesión residual es una función de la presión de confinamiento. Como las propiedades de la
unidad de albañilería no son consistentes, aunque sea un lote único, un número de 20 ensayos
fueron planificados para obtener resultados representativos y confiables.
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Figure 2. (a) Muestra mantenida en posición (b) Configuración del ensayo de pull-out.
a)
b)
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Figure 3. Resultados del Ensayo de pull-out en el montaje.
La capacidad pull-out de la barra incorporada en el montaje y su rigidez asociada depende de la
interacción compleja entre elementos individuales. Bloque, mortero, armadura y la interface entre
bloque y mortero y la interface entre armadura y mortero. Ese comportamiento es encontrado
para ser diferente de aquel de un elemento de RC. La deformación en la fibra extrema de
albañilería de bloque no es totalmente transferida para la armadura debido al deslizamiento por
cizallamiento del material frágil. Bloque y mortero.
Para estudiar los diversos parámetros que afectan la capacidad de pull-out y la rigidez; con base
en la literatura disponible (Laurenco, 1994), varios conjuntos de ensayos fueron fabricados y
fueron realizados experimentos para determinar las propiedades de unidades, morteros armaduras
y juntas usadas. Detalles de los ensayos y procedimientos experimentales con brevemente
descritos en este estudio. La Tabla 1 muestra las propiedades de los elementos básicos utilizados
en el estudio, que representa la junta de albañilería estructural armada.
Tabla 1. Propiedades de los Materiales utilizados en el estudio
Ensayos Bloque Mortero
(1:6)
Armadura (8mm
día.)
Resistencia a compresión (MPa)
(Número de muestras)
3.88
(8)
8.32
(06) -
Resistencia a flexión (MPa)
(Número de muestras)
Nota: Cargado a ló largo de la profundidad
0.98
(6)
2.42
(06) -
Etangente inicial (MPa) 142.2 15401.6 2 X 105
Resistencia a tracción (MPa) - 0.96 415
A. Ensayo de tracción en la armadura
El ensayo de tracción sobre la armadura fue realizado utilizando el procedimiento prescrito en la
IS 1786 (2008). La rigidez axial de la armadura es un parámetro contributivo.
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B. Ensayo de Pull-out de la armadura con el mortero solo.
Figure 4. (a) Probeta (b) Resultados del ensayo de Pull-out do R/f del mortero.
Fue realizado o ensayo de extracción de la armadura al mortero utilizando el conjunto de ensayos
anteriormente descrito. El tamaño de la muestra utilizada fue el mismo que el del montaje
(160mm x 200mm x 90mm), con la armadura insertada en el centro. Este ensayo es utilizado para
determinar las propiedades de la unión entre el mortero y la armadura. La presión de
confinamiento de 0,5 N/mm² es aplicada usando tornillos de tensión. La Figura 4 muestra el
gráfico de la fuerza de pull-out en la armadura vs. desplazamiento.
a)
b)
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C. Ensayo de cizallamiento doble del mortero
Figura 5. (a) Esquema de preparación del ensayo de cizallamiento del mortero, (b) fotografía
actual (c) Resultados.
A contribución de cizallamiento de mortero é establecida usando o Aparelho de cizallamiento
Duplo de Mortero desarrollado localmente. Este aparelho baseia-se no conceito de cizallamiento
duplo, frequentemente utilizado na mecánica dos solos. Fué adotada a muestra cilíndrica de
mortero com diametro de 50mm e comprimento de 150mm. O aparelho, ilustrado na figura 5,
consiste en 2 elementos principais, o elemento inferior (forma C) consiste na parte 1 (chapa
esquerda e direita) e a parte 3 está ligada ao bracero fixo da UTM. O elemento superior
etiquetado como parte 2 é anexado a bracero móvel de UTM a través da célula de carga.
a)
c)
b)
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D. Ensayo de cizallamiento da interface bloque-mortero
El ensayo de cizallamiento de interface de bloque-mortero fue realizado con la presión de
confinamiento aplicada, usando la disposición ilustrada en la figura 6. Fue utilizado epóxi para
asegurar una conexión perfecta entre la muestra y el aparato. La contribución de cizallamiento de
la interface bloque-mortero es calculada usando el aparato de ensayo de cizallamiento sugerido
por P B Launreco, (1994) y Van der Plujim, (1992 y 1993).
Figura 6. Ensayo de cizallamiento na interface de mortero de bloque (a) Configuración do ensayo
esquemático (b) Fotografía real (c) Resultados
E. Ensayo de cizallamiento no bloque
La contribución de cizallamiento de bloques es elaborada a partir del concepto de ensayo de
cizallamiento directo comúnmente usado en ingeniería geotécnica. La presión de confinamiento
desempeña un papel importante en la evaluación de la resistencia al cizallamiento. En todas las
experiencias antes mencionadas, fue utilizada una presión de confinamiento de 0,5 N/mm2,
a)
c)
b)
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muestras de bloque de 50 mm x 50 mm de sección transversal fueron cortadas cuidadosamente a
partir de unidades de bloque. La configuración de ensayo, el patrón de falla observado y los
resultados de los ensayos son mostrados en las figuras 7 (a), (b) y (c), respectivamente.
Figura 7. (a) Ensayo de cizallamiento de los bloques, (b) Falla de cizallamiento típica observada
y (c) Resultados del ensayo de cizallamiento de bloques.
Las grandes deformaciones observadas no son relevantes para el proceso de proyecto, pues la
estructura habría fallado en el momento en que grandes deformaciones ocurrieron. Así, la
tentativa del proyectista es mantener las deformaciones controladas y mínimas cuanto sea
posible. Dentro de ese rango controlado y limitado de deformaciones, el comportamiento de
elementos y juntas individuales puede ser asumido linealmente elástico. Así se puede idealizar
como resortes discretos.
Una idealización usando la analogía del resorte fue presentada para simplificar la complejidad
debido a la contribución de cinco elementos del montaje. La fuerza de pull-out permanece
constante en todos los elementos y la deformación es función de la resistencia ofrecida por la
armadura, interface del mortero con la armadura, mortero, interface de mortero-bloque y
resistencia al bloque. Cada parámetro contributivo puede ser idealizado como resortes discretos y
todo el conjunto puede ser idealizado como sistema de resortes conectados en serie. Así la rigidez
efectiva del conjunto es una contribución de la rigidez de la armadura, la rigidez al cizallamiento
de la conexión RM, de la rigidez al cizallamiento del mortero, de la rigidez al cizallamiento de la
conexión BM y de la rigidez al cizallamiento del bloque. Una representación esquemática de la
idealización antes mencionada es representada en la Figura 8.
b)
c)
a)
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Figure 8. Analogia de resortes
3. CONCLUSIONES EXPERIMENTALES E INFERENCIAS
Todos los ensayos fueron realizados utilizando equipos con desplazamiento controlado en el
VJTI, laboratorio de Ingeniería Estructural. Se obtuvo un gráfico de Fuerza vs. Desplazamiento
para cada ensayo. Los valores de rigidez de cada elemento contribuyente fueron calculados y
tabulados en la Tabla 2.
Se observa que existe buena correlación entre la rigidez experimental para la referida articulación
y los resultados obtenidos utilizando el modelo analítico utilizando la idealización del resorte.
Las fórmulas de resorte para resortes en paralelo y en serie para el conjunto antes ilustrado en la
Figura 8 pueden ser representadas como se sigue utilizando la Ecuación (1) y la Ecuación (2);
.pseudomaterial inf
1 1 1
Eq re orcementk k k (1)
Donde, k es constante del resorte equivalente para resortes en paralelo
int int
1 2
1 1 1 1
RM erface mortar BM erface brick
k
k k k k
(2)
La Ecuación (1) y la Ecuación (2) son válidas dentro de los limites elásticos de cada resorte, es
decir
P ≤ L
RP , L
RMP , L
MP , L
BMP , L
BP (3)
donde, L
RP Limitación de la carga elástica en el resorte de la armadura
= Limitación del esfuerzo elástico de la Armadura x C / s área de la armadura L
RMP Limitación de la carga elástica en el resorte de la interface RM
= Limitación de la tensión elástica del resorte equivalente a la interface RM x Área C / s
de la interface RM
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L
MP Limitación de la carga elástica en el resorte del mortero
= Limitación del esfuerzo de cizallamiento del resorte equivalente al área de Mortero x C /
s del mortero en cizallamiento L
BMP Limitación de la carga elástica en el resorte de la interface BM
= Limitación de tensión del resorte equivalente a la interface BM x área C / s de la
interface BM L
BP Limitando la carga elástica en el resorte de bloque
= Limitación del esfuerzo de cizallamiento del resorte equivalente al área Brick x C / s de
bloque en el cizallamiento
La violación de cualquiera de estos límites, es la falla de cualquier resorte idealizado y
mencionado anteriormente y debe prever el modo de falla correspondiente, por ejemplo, a la falla
del resorte de RM que indicará la falla de la interface entre la armadura y el mortero.
Tabla 2. Matriz de Rigidez (Experimental basada en la fórmula).
Rigidez del Elemento
Experimental Rigidez Tangente Inicial
Karmadura 25120 N/mm
KRM interfase 3521.1 N/mm
Kmortero 2857.1 N/mm
KBM interfase 6666 N/mm
KBloque 714 N/mm
KEq. pseudo material (por Formula) 883.77 N/mm
KEq. pseudo material (ensayo Pull-out) 981 N/mm
Esta correlación utilizando la analogía del resorte puede ser usada para modelar un elemento de
interface con una rigidez efectiva equivalente a la junta de albañilería armada.
3.1 Relación con la Elasticidad
La idealización de la analogía de resortes presentada antes constituye el abordaje básico para el
desarrollo de una nueva formulación para modelaje de material de interface para la conexión de
albañilería estructural armada. La articulación y formulación de flexión resiste a tensión donde la
albañilería recibe la compresión. Así, la junta puede ser considerada sujeta a tensión de manera
aislada. La rigidez k de una probeta es una medida da resistencia ofrecida por una probeta elástica
a deformación y es así la relación de la fuerza aplicada la deformación producida. En mecánica,
el módulo elástico (módulo de Young) es una propiedad intrínseca del material que es calculada
como la relación de tensión para deformación, es decir
E
(4)
Sustituyendo valores para y ,
FAE
l
i.e.
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FlE
A
(5)
A partir de los supuestos antes mencionados y recalculando se tienen los términos, a la ecuación
de arriba puede ser
F LE
A
(6)
i.e. l
E KA
(7)
Así, el módulo de tensión de elasticidad para el material de la interface puede ser escrito en
términos de rigidez de juntas de albañilería estructural armada k usando la Ecuación (4) como
sigue,
. .Eq pseudomaterial Eq pseudomaterial
LE k
A (8)
Sustituyendo los valores de rigidez experimental del elemento de la interface, el módulo de
elasticidad del elemento de interface será, (para la vigueta de albañilería de largo unitario
reforzado con área de sección transversal unitaria), . 883.77eq pseudomaterialE MPa .
Figura 9. Vigueta típica de albañilería armada con relación de tensión b) diagrama de tensión
como asumiendo la concepción de RC, c) diagrama de tensión con fuerza de tensión descontada y
la tensión del bloque de albañilería.
La comparación de la tensión del bloque para albañilería estructural armada usando el abordaje
clásico de proyecto RC (figura 9b) y la formulación propuesta para la interface de modelaje de
albañilería estructural armada (figura 9c) es mostrada en la figura 9. El abordaje clásico de
proyecto, la armadura cede primero y permite llevar la carga hasta su capacidad de producción.
Como en el abordaje, el elemento de interface cede cuando una de las condiciones de frontera de
la interface es violada. Esto resulta en una contribución relativamente menor de la armadura en
comparación con el proyecto de RC clásico. Así, una vigueta de albañilería reforzada exigirá
mayores profundidades y armadura perfilada con mortero de reparación o groutex en la
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albañilería, de modo de no violar la condición de frontera de interface y esta abordaje es la que
lleva a la solución ideal.
4. CONCLUSIÓN
Investigaciones realizadas en albañilería armada enfocado en los materiales siendo. Unidad,
mortero y armadura y junta indican las siguientes características.
I) La conexión entre la barra de acero y la albañilería no es perfecta.
Ii) Debido a deformaciones relativas de cizallamiento, ocurre perdida en la deformación y, por
tanto, desarrolla menos fuerza en la barra.
Iii) Las deformaciones relativas de cizallamiento son observadas debido a diferentes propiedades
de cizallamiento de elementos individuales e interfaces entre ellos.
Iv) El elemento de pseudo-interface desarrollado predice modos de falla probable.
El comportamiento de la albañilería armada es diferente del RC, por tanto, pre supuestos de
proyecto clásico de RC no pueden ser usados directamente para las unidades de albañilería
consideradas. Esta diferencia sería más para bloques frágiles y morteros débiles. Considerando la
complejidad de la junta de albañilería armada, este estudio presentó un abordaje para desarrollar
un elemento de interface representando 5 elementos diferentes de una junta de albañilería
armada. Este elemento de interface ayudaría en la concepción y modelaje de albañilería armada
en la flexión. Sin embargo, los ensayos son realizados en un determinado tipo de bloque (unidad),
mortero / mortero y armadura, el procedimiento experimental y abordaje propuesto para el
desarrollos de la interface de este estudio es suficientemente robusto y puede ser usado para otros
tipos de unidades, morteros y de armadura. El mismo abordaje puede ser útil en condiciones
semejantes para simplificar las complejidades de las juntas o interfaces. El elemento de interface
desarrollado ayudaría a los ingenieros a llegar a la solución de albañilería estructural armada más
adecuada y económica.
5. AGRADECIMIENTOS El autor agradece al Veermata Jijabai Technological Institute, en Mumbai, India, y al BMS
College of Engineering, en Banglore, en la India, por facilitar las instalaciones de ensayo y
materiales utilizados para este estudio. El apoyo de los técnicos de laboratorio y asistentes de los
laboratorios también es reconocido.
6. REFERENCIAS
Arezoo Razavizadeh, Bahman Ghiassi, Daniel V Olieveira (2014), Bond behavior of SRG-
strengthened masonry units: Testing and numerical modeling. Construction and Building
Materials 64 (2014) 387–397 https://en.wikipedia.org/wiki/Flexural_modulus.
Gumaste K. S., Venkatarama Reddy B. V., Nanjunda Rao K. S., Jagadish K. S. (2004),
Properties of burnt bricks and mortars in India. Masonry Int 17(2):45–52.
Hendry A. W. (1998), Structural masonry. Macmillan Press, London.
Van Noort J. R. (2012), Computational modelling of masonry structures, Delft University of
Technology, Master Thesis.
Lenczner D. (1972), Elements of load bearing brickwork, Pergamon, Oxford.
Matthana M. H. S. (1996), Strength of brick masonry and masonry walls with openings. Ph D
thesis, Department of Civil Engineering, Indian Institute of Science, Bangalore, India.
Narendra T. (2010), Design of masonry structures, 2nd Edition, International Code Council.
Lourenço P. B. (1994), Computational strategies for masonry structures, PhD Thesis, Faculdade
de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal.
Revista ALCONPAT, 7 (1), 2017: 73 – 86
Desarrollo de un pseudo-elemento de interfaz para el modelado de mampostería
de ladrillo reforzado
S. Mehendale, A. Bambole, S. Raghunath 87
Van Der Pluijm, R. (1992), Material properties of masonry and its components under tension and
shear, in: Proc. 6th Canadian Masonry Symposium, eds. V.V. Neis, Saskatoon,Saskatchewan,
Canada, p. 675-686.
Pluijm, R. Van Der (1993), Shear behavior of bed joints, in: Proc. 6th North American Masonry
Conf., eds. A. A.
Hamid and Harris H. G. (1993), Drexel University, Philadelphia, Pennsylvania, USA, p. 125-136.
Raghunath S., Jagadish K. S. (1998), Strength and elasticity of bricks in India. Workshop on
Recent Advances in Masonry Construction: WRAMC-98, Roorkee, India:141–150.
Sarangapani G., Venkatarama Reddy B. V., Jagadish K. S. (2005), Brick–mortar bond and
masonry compressive strength. J Mater Civil Eng (ASCE) 17(2):229–237.
Mehendale S., Bambole A., Raghunath S. (2016), Studies on Pull-Out Resistance of
Reinforcement in Bed-Joint of Brick Masonry, 10th International Conference on Structural
Analysis of Historical Constructions –Anamnesis, diagnosis therapy, controls – Van Balen &
Verstrynge (Eds) © 2016 Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-1-138-02951-4, page 1093
- 1098
https://en.wikipedia.org/wiki/Stiffness
Is 1786: 2008, High strength deformed steel bars and wires for concrete reinforcement —
Specification (Fourth Revision).
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